CN106042936A - 车辆动力管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆动力管理装置，包括：高电压储能单元，其用于存储连续电力和在车辆行驶过程中充入的电力；DC‑DC变换器，其用于允许施加存储于高电压储能单元中的电力或截断电力施加，并获取关于车辆中向其施加电力的部件的数据；和电源，其用于向负载施加通过DC‑DC变换器充入的电力，并根据来自高电压储能单元的放电电压进行充电。

Description

车辆动力管理装置
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的动力管理的装置。
背景技术
一般而言，混合动力车辆是靠有效结合至少两种不同的动力源来驱动。大多数混合动力车辆包括从燃料获取动力的发动机和靠来自电池的电力驱动的电动机。
由于车辆中对于使用电池作为能源来驱动的电气零件的负载的需求增加了，所以施加给电气零件的能量取决于来自电池的电量而变得短缺。
图1是示出典型的混合动力车辆的内部部件的配置示意图。
参见图1，典型的混合动力车辆包括：电动机4，以及用于驱动电动机4的AC电源2、逆变器3，和变换器5。典型的混合动力车辆可以进一步包括用于施加电力给电气零件的二次电池7。
二次电池7可以配置为具有一定容量的电池，典型地铅酸(PbSO4)电池。二次电池7起将能量施加给车辆中除了用于发动机驱动的零件以外的其他电气零件的作用。
然而，在提供具有一定容量的能源的二次电池的情况下，随着车辆中高负载电气零件的数目增加，在产生超过二次电池的容量的负载时发生电压降，这可能会对电力系统的稳定性有不好的影响。此外，经常用于现有二次电池的铅酸电池具有短的使用寿命，且每个铅酸电池都在车辆中占有较大的体积。因此，铅酸电池要求定期维护和维修，且可能会对其他电气零件的稳定性以及车辆的重量和尺寸的减少有消极影响。
发明内容
实施例提供一种用于稳定地供应驱动能量给车辆中的电气零件的车辆动力管理装置。
实施例还提供一种用于车辆中多样化能源的车辆动力管理装置，以及对应于多样化的车辆的尺寸和重量的减少。
待由本公开实现的技术目标并不局限于上述目标，且从下面的说明书中上文尚未提及的其他技术目标对于本领域的技术人员来说将变得更显而易见。
在一个实施例中，一种车辆动力管理装置包括：高电压储能单元，其配置为存储连续电力和在车辆行驶过程中充入的电力；DC-DC变换器，其配置为允许施加存储于高电压储能单元中的电力或者截断电力的施加，并获取关于车辆中向其施加电力的部件的数据；以及电源，其配置为施加通过DC-DC变换器充入的电力给负载，并根据来自高电压储能单元的放电电压进行充电。
在下面的附图和说明书中阐述一个或多个实施例的细节。从说明书和附图，以及从权利要求书中其他特征将是显而易见的。
附图说明
图1为典型的混合动力车辆的内部部件的配置图示。
图2为示出根据实施例的车辆的内部部件的配置图示。
图3为示出图2中所示的车辆的内部部件的简化的等效电路的配置图示。
图4为示出根据实施例的DC-DC变换器电力单元的内部部件的配置图示。
图5为示出根据实施例的车辆的能量供应操作的流程图。
图6为示出根据实施例的二次电源的充电操作的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述示例性的实施例。实施例的技术目标并不局限于上述技术问题，且本领域的技术人员通过以下公开内容可以清楚地理解上述未提及的技术问题。
图2为示出根据实施例的车辆的内部部件的配置示意图。
参见图2，根据实施例的车辆包括：高电压储能单元10、DC-DC变换器20、二次电源30，以及负载40。
高电压储能单元10可以接收从车辆的电动机或逆变器施加的高电压和大容量的电能并存储接收到的电能。高电压储能单元10可以连接至DC-DC变换器20的输入。
DC-DC变换器20可以接收从高电压储能单元10供应的电力，使该电力的电压下降，将该电压变换成DC电压，并施加该DC电压给二次电源30和负载40。
二次电源30可以通过从DC-DC变换器20施加的电力进行充电。二次电源30可以根据其的充电状态操作作为负载40的能源。
负载40可以包括车辆内部的各种电气零件。负载40可以包括除了电动机以外的其他用于驱动车辆和提供用户信息的部件。负载40可以根据存储于高电压储能单元10中的能源或二次电源30的状态同时或独立地通过DC-DC变换器20接收来自高电压储能单元10和二次电源30的能量。
在下文中，将参考图3对图2的部件进行详细描述。
图3为示出图2中所示的车辆的内部部件的简化的等效电路的配置图示。
参见图3，高电压储能单元10可以包括：电源单元11、控制器12，以及开关单元13。
高电压储能单元10的电源11可以配置为使得至少一个电源串联连接。电源单元11可以存储在控制器12的控制下所施加的电力并将该电力施加给DC-DC变换器20。
控制器12可以检测出施加给电源单元11的电力并控制对DC-DC变换器20和电气零件的电力施加。控制器12可以施加电力给DC-DC变换器20并控制待施加给负载40的具有阈值的电压。控制器12可以通过控制开关单元13允许施加电力给负载40或者截断施对负载40的电力施加。控制器12可以根据负载40的操作状态通过控制开关单元13允许施加电力给负载40或截断对负载40的电力施加。
DC-DC变换器20可以接收从高电压储能单元10输出的电压并输出该电压至二次电源30。DC-DC变换器20可以包括DC-DC变换器电力单元21和控制器22。
DC-DC变换器电力单元21可以接收从高电压储能单元10施加的电力并允许负载40和电动机由所施加的电力来驱动。DC-DC变换器电力单元21可以在控制器22的控制下允许从高电压储能单元10施加的电力施加给负载或截断对负载40的电力施加。也就是，DC-DC变换器电力单元21可以根据由控制器22检测到的负载40的操作请求电压输出从高电压储能单元10施加的电力或截断电力的输出。
控制器22可以相对于从高电压储能单元10施加的电力检测出负载40的状态信息。控制器22可以允许输出电力至负载40或截断对负载40的电力输出。
二次电源30可以连同从高电压储能单元10输出的电力一起施加电力给负载40。二次电源30可以通过从高电压储能单元10输出的电力来进行充电，并可以根据负载40的操作状态将所充入的电力放电给负载40。
二次电源30是超高容量蓄电池，且可以是，例如，超级电容器或特级电容器。与利用化学反应的电池所不同的是，超高容量蓄电池可以通过离子至电极和电解质之间的界面的运动或表面化学反应来进行充电。因此，超高容量蓄电池可以进行高速充电，并具有高的充电/放电效率以及半永久循环使用寿命。因此，根据实施例，用作二次电池30的超高容量蓄电池可以由从高电压储能单元10施加的电压进行充电。当负载40要求比从高电压储能单元10输出的电力更多的电力时，超高容量蓄电池可以将存储于二次电源30中的电力放电给负载40。
上文中，已经对根据实施例的包括二次电源30的车辆的内部部件进行了描述。在下文中，将对连接至高电压储能单元10和二次电源30的DC-DC变换器20的DC-DC变换器电力单元21的部件和操作进行描述。
图4为示出根据实施例的DC-DC变换器电力单元的内部块的配置图示。
参见图4，具有连接至高电压储能单元10的输入和连接至二次电源30和负载40的输出的DC-DC变换器20的DC-DC变换器电力单元21可以包括：SMPS&滤波器211、输入/输出传感器212、过电压传感器213、温度传感器214、电池均衡器216、ASIC 217、通信装置218、PWM控制器219、门驱动器220，和控制器221。
SMPS&滤波器211可以包括用于相对于从高电压储能单元10施加的电压减少噪声的滤波器。SMPS&滤波器211可以对从高电压储能单元10施加的电压进行滤波，并可以连接至控制器221、传感器等以供应所要求的电力给它们。
输入/输出传感器212可以配置有至少一个输入/输出端口。输入/输出传感器212可以执行关于车辆中各种检测结果值的输入以及关于输入值的编码或调制。输入/输出传感器212可以输出输入数据和对应于输入数据的处理结果信息至控制器221。输入/输出传感器212可以接收从负载40输入的关于状态操作的信息、二次电源30的充电/放电信息等。输入/输出传感器212可以基于所接收到的信息允许来自高电压储能单元10的电力施加给二次电源30或截断对二次电源30的电力施加。
过电压传感器213可以检测出从高电压储能单元10施加的电压和对应于此电压的电流是否分别超过基准值。过电压传感器213可以检测出所施加的电压是否超过预定的阈值并输出该检测结果值至控制器221。过电压传感器213可以在控制器221的控制下执行防过电压和过电流的保护操作。
温度传感器214可以检测出每个负载以及其他部件在驱动状态或休眠状态下的温度。当检测到的温度超过每个部件(负载)的预定的阈值温度时，温度传感器214可以执行降低温度的操作。也就是，温度传感器214可以基于各种结果值来设定温度系数，以便于减小由温度增加而导致的电阻值。温度系数可以根据检测到的温度而变化。此外，控制器221可以根据温度传感器214的结果值来驱动风扇。
电池均衡器216可以检测出诸如电池的电压或温度的状态信息并通过在ASIC 217中模块化检测到的数据来执行电池均衡。也就是，电池均衡器216可以收集并处理检测到的数据使得控制器221检测出电池的状态信息并获取对应于检测到的电池的状态信息的信息。
通信装置218可以获取车辆中的驱动单元和电力单元的能量状态信息并输出该能量状态信息至上级控制器。通信装置218可以接收关于从上级控制器(装置)接收到的控制信号和处理数据的信息。具体而言，通信装置218可以输出接收到的负载40的状态信息并输出该状态信息至控制器221。通信装置218可以允许从高电压储能单元10施加的电力施加给负载40或截断对负载40的电力施加。通信装置218可以是用于执行控制器区域网络(CAN)通信的模块，然而，除了用于执行CAN通信的模块以外，通信装置218还可以配置有用于与车辆内部和外部执行数据通信的各种模块。
控制器221可以计算用于DC-DC变换器20的电压和电流值并基于计算出的结果值来控制DC-DC变换器20。控制器221的输出可以连接至PWM控制器219和门驱动器220以便于控制DC-DC变换器20。
控制器221可以检测出负载40的状态。控制器221可以基于负载40的状态允许从高电压储能单元10施加的电压施加给负载40或者截断对负载40的电力施加。控制器221可以控制DC-DC变换器20的模式以将其改变为休眠模式或驱动模式。也就是，当DC-DC变换器20根据二次电源30的充电/放电状态操作在休眠模式或驱动模式下时，控制器221可以控制二次电源30以通过从高电压储能单元10施加的电压来进行充电。
在下文中，将参考图5和6对根据实施例的包括有二次电源的车辆的一些操作进行详细描述。
图5为示出根据实施例的车辆的能量供应操作的流程图。
参见图5，DC-DC变换器20的控制器22可以允许从高电压储能单元10施加的电力施加给负载40，使得负载40可以由高电压储能单元10的电力来驱动(S502)。
控制器22可以判定负载40所要求的电力是否已经超过从高电压储能单元10施加的电力(S504)。控制器22可以检测出负载40的状态且当驱动负载40所要求的电力超过从高电压储能单元10施加的电力时，控制负载40由二次电源30来驱动(S506)。也就是，控制器可以控制负载40仅由二次电源30来驱动，或可以控制通过使二次电源30的电力与从高电压储能单元10施加的电力相加而获得的电力被施加给负载40。
另外，控制器22可以监视二次电源30的除了施加电力给负载40或截断电力施加的状态以外的状态。
图6为示出根据实施例的二次电源的充电操作的流程图。
在车辆的启动被关闭的休眠模式下，DC-DC变换器20的控制器22可以连续监视二次电源30的充电/放电状态(S602)。
控制器22可以判定二次电源30的容量是否已经放电至基准功率容量Mv或更少(S604)。
当二次电源30的容量放电至基准功率容量Mv或更少时，控制器22可以控制一些部件中每一个部件的操作状态以从休眠模式改变为唤醒模式(S606)。也就是，控制器22可以输出用于允许车辆中的全部或一些部件中的每一个部件的操作状态以从休眠模式改变为唤醒模式的请求信号至上级控制器。
其中每一个部件的操作状态从休眠模式改变为唤醒模式的部件可以是车辆中的全部部件，或者高电压储能单元、控制器，和执行充电/放电需要的一些部件。
控制器22可以控制操作状态从休眠模式改变为唤醒模式的高电压储能单元20以施加用于对二次电源30进行充电的电力。也就是，为了对放电后的二次电源30进行充电，控制器22可以控制从高电压储能单元10输出的电力以施加给二次电源30(S608)。
控制器22可以判定是否已经由高电压储能单元10完成了对二次电源30的充电(S610)。控制器22可以控制在唤醒模式下操作的每一个部件的操作状态改变为休眠状态(S612)。
因此，二次电源30可以响应于在操作状态下的负载40的请求放出充入的电力，并可以由从高电压储能单元10施加的电力进行充电。
根据本公开，有效的能源可以供应给车辆中的电气零件，并且因此，可以实现车辆行驶的稳定性。此外，可以延长车辆中的电池的使用寿命，并可以减少电池的重量。因此，能够最大化用户的满意度和车辆的美观效果。
尽管已经参照数个其示范实施例对一些实施例进行了描述，但应该理解的是，本领域技术人员能够设想出将落在本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置做出各种变化和修改。除了对组成部件和/或布置做出的各种变化和修改以外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (8)

1.一种车辆动力管理系统，包括：
高电压储能单元，所述高电压储能单元配置为存储连续电力和在车辆行驶过程中充入的电力；
DC-DC变换器，所述DC-DC变换器配置为允许施加存储于所述高电压储能单元中的电力或截断所述电力的施加，并获取关于所述车辆中向其施加所述电力的部件的数据；以及
电源，所述电源配置为施加通过所述DC-DC变换器充入的电力给负载，并根据来自所述高电压储能单元的放电电压进行充电。
2.根据权利要求1所述的车辆动力管理装置，其中所述高电压储能单元包括开关单元，所述开关单元配置为允许施加电力给所述DC-DC变换器或截断所述电力的施加。
3.根据权利要求1所述的车辆动力管理装置，其中所述DC-DC变换器包括：
DC-DC变换器电力单元，所述DC-DC变换器电力单元配置为通过从所述高电压储能单元施加的电力来操作，并获取和输出所述车辆的状态信息；和
控制器，所述控制器配置为控制所述DC-DC变换器电力单元的操作，并执行用于允许施加从所述高电压储能单元施加的电力给所述负载或截断所述电力的施加的控制。
4.根据权利要求1所述的车辆动力管理装置，其中所述DC-DC变换器包括：
输入/输出传感器，所述输入/输出传感器配置为获取所述负载的状态信息和二次电源的状态信息；
通信装置，所述通信装置配置为基于获取到的信息，输出用于驱动所述二次电源的控制信号；以及
控制器，所述控制器配置为基于从所述输入/输出传感器获取到的信息，产生用于控制所述二次电源的驱动的控制信号。
5.根据权利要求1所述的车辆动力管理装置，其中当所述DC-DC变换器操作在休眠模式下时，所述DC-DC变换器监视所述二次电源的充电/放电状态。
6.根据权利要求5所述的车辆动力管理装置，其中，如果所述二次电源放电，所述DC-DC变换器将所述休眠模式改变为唤醒模式，并允许施加从所述高电压储能单元施加的电力给所述二次电源。
7.根据权利要求1所述的车辆动力管理装置，其中所述DC-DC变换器施加从所述高电压储能单元施加的电压或者所述二次电源的电力给所述负载。
8.根据权利要求7所述的车辆动力管理装置，其中施加通过使所述二次电源的所述电力与从所述高电压储能单元施加的所述电力相加而获得的电力给所述负载。
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